蒸汽冷凝水系统

蒸汽喷射式热泵是一种将低品位热能转化为该品位热能的节能设备。热泵节能并不是指热泵本身消耗的能量减少了，而是指热泵利用了喷射器原理，最大限度量地将引射蒸汽的品位提升到工艺要求的程度之后，循环利用，从而达到节约新鲜正确的目的。

热泵工作原理：

   蒸汽喷射式热泵是一种没有运转部件的热力压缩机，它利用高压工作蒸汽减压前后的压力差为动力，提高冷凝水二次蒸汽或废热蒸汽的低品位蒸汽的压力后再共生产使用，是一种自身不直接消耗机械能和电能的高效节能设备。

   用于纸机蒸汽冷凝水系统的热泵装置主要由拉伐尔喷嘴、接受室、混合室和扩压室组成。见图一：

   纸机蒸汽冷凝水系统通常以高压工作蒸汽为引射动力源，通过热泵来提升各级闪蒸罐闪蒸出的二次蒸汽的压力，以循环利用。

   热泵的工作能力通常用喷射系数表征。喷射系数μ是衡量热泵节能效果的最重要指标之一。他表示在一定工况，单位质量工作蒸汽通过热泵所能抽吸的引射蒸汽量，在数值上等于引射蒸汽的质量流量与工作蒸汽质量流量之比：

           (1)         μ=GH/GP

   其中，GH和GP分别引射蒸汽和工作蒸汽的质量流量：GC。若不考虑能量损失，则有：

(2)GC = GH+ GP

   热泵的设计与拉伐尔喷嘴、接受室、混合室和扩压室的尺寸有很大的关系。GARDENR公司在30年代就对蒸汽冷凝水系统进行了研究并获得了系统大型计算机模拟技术软件设计、高效能汽水分离器、热泵设计等多项专利。成为世界第一流的蒸汽冷凝水系统专家。

质量调节和流量调节热泵：

质量调节和流量调节热泵的确定是根据工作蒸汽的不同调节方式来区分的。

1.2.1质量调节热泵

   质量调节热泵是本身不带调节装置，在工作蒸汽入口装一个调节阀，通过改变调节阀的开度来调节工作蒸汽的加入量。

   假设工作蒸汽的压力P1,在质量调节热泵设计中，希望当热力系统处于额定工作状态时，调节阀保持某一开度，此时喷嘴某工作截面（途中虚线所示）的压力P1满足P2=P1。如果因产量或克重等因素改变，需要工作蒸汽的量显著变小时，就需要通过关小阀门来实现，这时阀门的节流效应会导致能量的损失，使得P2＜P1。即质量调节热泵调节过程中，蒸汽调节阀的开度会发生变法，但蒸汽通过的横切面积却保持不变，从而改变了热泵尽快新鲜蒸汽的做功能力；特别是当纸机负荷减小时，蒸汽阀门开度减小，供给热泵进口的新鲜蒸汽压力下降，致使新鲜蒸汽和热泵出口蒸汽压力差降低，热泵的做功能力和工作效率都会因此降低。

   能量因阀门的开度减小引起的节流效应而损失是质量调节热泵的一个致命的弱点，式热泵处于最佳工况的范围因阀门开度减小而变窄，了过于小克重纸种的生产的调节性能。

1.2.2 流量统计热泵

   流量调节热泵是通过改变蒸汽流通过的截面积来调节工作蒸汽的加入量，在调节过程中，它基本不改变新蒸汽的压力（即工作蒸汽的品质基本保持不变），所以单位新蒸汽流量做功能力不会改变，调节性能好，热泵效率高。这是调节热泵最大的优点。

   因为没有阀门的节流效应，P2=P1。

1.2.2 二种热泵的优缺点及性能比较

1.2.2.1 质量热泵的优点是结构简单，设计方便，成本低。缺点是阀门的节流效应导致热泵做功能力和效率受到。一般应用的年产能范围：3-5万吨文化纸机和5-8万吨板纸机上。

1.2.2.2 流量统计热泵的优点是单位新蒸汽流量做功能力不会改变，调节性能好，热泵效率高。缺点是结构复杂，设计工作量大，成本高。一般应用的年产能范围：5万吨文化纸机和8万吨以上板纸机上。

2.GARDNER蒸汽冷凝水系统特征

Gardner Systems是成立于1967年，与Valmet-Enerdry合作做袋式通风、蒸汽冷凝水系统方面的设计并取得专利技术。从1990年Gardner systems 开始自己出来自己做蒸汽冷凝水方面的设计。

(1)先进的计算机模拟程序：在安装前进行计算机模拟系统测试系统运行情况——保证系统运行无后顾之忧。

(2)蒸汽吹贯控制：保证烘缸排水完全自动化和100%的可靠性

    A.  特别的装置设计 

    B.放射状汽水分离器 

    C.热泵

    D. 表面冷凝器

(3)优异的性能：蒸汽消耗量可以达到1.2KG蒸汽蒸发1KG 水。

2.1.1 吹贯蒸汽的理念

   蒸汽进入烘缸后与烘缸进行热交换，但有一部分未进行交换与冷凝水一起排到汽水分离器，这部分蒸汽与冷凝水二次蒸发的蒸汽一起形成的蒸汽流称之为吹贯蒸汽。从图片上可直观看到这个现象：

2.2 GARDENR公司的设计理念：

   无论低温段的设计和每组中高烘缸的设计，控制逻辑中的高选和低选设计都贯穿一个理念：尽量多的利用二次蒸汽，节约能源。

2.3 系统分析：

2.3.1 低温段、各烘缸分组----保持湿纸成型不受损坏（纸毛、气泡），使工艺温度曲线容易调整。

2.3.2 控制逻辑中的高选和低选，为了尽量多的利用二次蒸汽。

2.3.3 表面冷凝器冷凝低温段烘缸排出的不可再利用的预热气体，产生真空使排水流畅，不凝结气体由真空泵排出。

2.3.4 尽量采用疏水阀装置排水，减少电能的消耗。

2.3.5 逻辑解析

3. 开机步骤

注意：断开所有自控程序，一切均在手动状态下进行。

   1. 暖缸：关闭所有进烘缸的蒸汽调节阀，手动慢慢开启高低压主管主汽阀门等压力稳定后，将阀门全开。

2. 将表面冷凝器的冷却水调节阀手动开到80%。将排气阀手动开到100%。

3. 将进烘缸的蒸汽调节阀开到8%，热泵处于关闭状态。当烘缸手感温度有40-50℃。关闭排气阀。运行30分钟后，再将调节阀开到15%保持运行暖缸。在暖缸时，真空泵、冷凝水泵处于停止状态。观察汽水分离器液位，当第一次液位上升到40%时，打开汽水分离器的底部排污阀，进行排污，在液位指示约10%的时候关闭排污阀，将液位设定在48-52%。当液位再次上升到48-52%时，将液位控制投入自动。不合格的冷凝水由冷凝水泵通过冷凝水总管排入地沟，经三次以上检测合格后送电厂。

4. 暖缸符合要求后，按纸机工艺温度曲线要求，将每段压力骤步调节到工艺要求的对应烘缸温度。

低温段将压力设定值调整到-25-35Kpa启动真空泵。

   5. 纸页上卷运行稳定后，将低压蒸汽调节阀由手动状态切入到自动状态。观察每段的(PIC)压力和(DPIC)差压值，根据高选和低选原则，按选中的信号值，手动将热泵从10%、20%、30%、40%等步骤调整热泵到接近实际开度值稳定后，切入到自动状态。此时系统投入自动控制。

  6. 观察纸机运行情况，调整参数使系统达到最佳状态。将最终调校数据移交给业主。由业主进行操作和管理。